Technion-Israel Institute of Technology-onderzoekers zijn erin geslaagd om minuscule "nano-egeltjes van licht" te genereren, optische skyrmions genaamd, die revolutionaire vooruitgang in informatieverwerking mogelijk zou kunnen maken, overdracht en opslag.

Het onderzoek, onlangs gepubliceerd in Wetenschap , werd geleid door professor Guy Bartal van de afdeling Elektrotechniek Viterbi en professor Netanel Lindner van de afdeling Natuurkunde van het Technion. Het onderzoeksteam omvatte ook professor Bergin Gjonaj van de Albanese Universitaire Faculteit der Geneeskunde in Tirana; evenals Shai Tsess, Evgeni Ostrovsky en Kobi Cohen, alle onderzoeksstudenten van het Technion.

De term "skyrmion" is afgeleid van de naam van Dr. Tony Skyrme, een Engelse natuurkundige die, in 1962, ontdekte dat hoogenergetische arrangementen van fysieke systemen met velden die een "egelachtige configuratie" hebben, een verbeterde stabiliteit genieten. Door de jaren heen, het concept werd toegepast op verschillende materiaalsystemen, vooral in magneten. Hedgehog-arrangementen worden beschouwd als een veelbelovend alternatief voor datarepresentatie, die de geheugenopslag van de computer drastisch zou kunnen vergroten.

Momenteel, de meeste informatie ter wereld wordt via een mechanische arm op harde schijven ingevoegd of geëxtraheerd. Maar informatiebeheer op basis van skyrmionen vereist alleen zwakke elektrische stromen. En skyrmionen hebben afmetingen op nanoschaal - met een diameter van 10, 000 keer kleiner dan die van een haarstreng. Dergelijke functies zijn de reden waarom skyrmions naar verwachting drastisch zullen optimaliseren, het versnellen en verlagen van de kosten van informatieverwerking, overdracht en opslag.

De Technion-onderzoekers waren de eersten die het idee van Dr. Skyrme uitbreidden naar de wereld van de optica:ze slaagden erin om skyrmionen te genereren met behulp van het elektrische veld van elektromagnetische golven. In tegenstelling tot "gewone" lichtgolven, waarvan de elektrische velden gewoonlijk in een bepaalde richting wijzen (een fysiek principe dat ten grondslag ligt aan, bijvoorbeeld, gepolariseerde zonnebril), de Technion-onderzoekers toonden aan dat een elektrisch veld een "skyrmion" -vorm kan aannemen en tegelijkertijd in alle richtingen kan kijken, zodanig dat de ruimtelijke configuratie lijkt op de stekels van een egel. In aanvulling, ze toonden aan dat deze "lichte egels" robuust zijn tegen verschillende defecten in het materiaal dat de elektromagnetische golven opvangt.

Het succesvol genereren van skrymionen in elektromagnetische golven kan van cruciaal belang zijn in praktische toepassingen. Daten, materialen waarin skrymionen worden gevormd zijn zeer zeldzaam en vereisen meestal koeling tot zeer lage temperaturen, meestal bereikt met vloeibare stikstof of helium. De nieuwe ontdekking door het Technion-team kan toekomstige replicatie van dit unieke effect in een breed scala aan systemen en materialen mogelijk maken, inclusief vloeistoffen, nanodeeltjessystemen en zelfs koude atomaire gassen. Het zou ook de basis kunnen leggen voor nieuwe skyrmion-toepassingen in optische (in plaats van magnetische) informatieverwerking, overdracht en opslag.